[發明專利]一種玻璃用組合物和鋁硅酸鹽玻璃及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710343532.9
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107216032B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 張廣濤;李青;王俊峰;王肖義;閆冬成;王麗紅;鄭權
• 申請（專利權）人: 東旭光電科技股份有限公司
• 主分類號: C03C3/097
• 分類號: C03C3/097;C03C3/064;C03C21/00;H01L31/048
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉依云;嚴政

本發明涉及玻璃領域，公開了一種玻璃用組合物和鋁硅酸鹽玻璃及其制備方法和應用。具體地，以各組分的總摩爾數為基準，以氧化物計，該玻璃用組合物含有60?85mol％的SiO₂+B₂O₃+P₂O₅+Ge₂O₃+Te₂O₃、1?20mol％的Al₂O₃+Ga₂O₃、10?25mol％的Li₂O+Na₂O+K₂O、0.01?15mol％的堿土金屬氧化物，所述堿土金屬氧化物為MgO、CaO、SrO和BaO中的一種或多種；其中，所述玻璃用組合物的脆性因子C值為?0.25?20。本發明制備得到的玻璃，鋼化效果好，具有較高的應變點、較高的彈性模量、較低的熔化溫度、較高的熱膨脹系數，并同時兼具良好的韌性。

技術領域

本發明涉及玻璃領域，具體地，涉及一種玻璃用組合物和鋁硅酸鹽玻璃及其制備方法和應用。

背景技術

在平面顯示領域，最近幾年觸摸屏產品市場發展迅速，目前的主流產品是電容式觸摸屏，其主要部件是表面起保護作用的玻璃基板。隨著顯示技術及觸控技術的發展，市場對于玻璃基板的要求日益提高。由于觸摸屏應用越來越廣泛，大中小尺寸的設備幾乎都具有觸摸屏，所以觸摸屏的最主要性能是要具備優秀的機械性能、抗刮和抗劃傷能力，而此性能是由玻璃的強度體現出來的，所以提高玻璃自身的強度是關鍵。玻璃強度除了受鋼化影響之外，本身的料方組成起到關鍵的決定作用。市面上主流的保護蓋板玻璃采用普通鈉鈣硅酸鹽體系或高堿高鋁硅酸鹽體系進行化學鋼化達到增強的目的，較新型的蓋板玻璃采用無色藍寶石切片作為保護蓋板。然而上述體系均存在較大缺陷。

普通鈉鈣玻璃進行離子交換后，無法達到足夠的應力層深度和較高的表面壓縮應力，抵抗機械變形的能力(硬度)較弱，抗刮擦能力較差；高堿高鋁硅酸鹽玻璃引入高含量Al₂O₃之后加速了離子交換的進程和深度，抗刮擦能力得以提高，但是Al₂O₃替代SiO₂之后降低了玻璃結構的開放程度，具有剛性結構，可抵抗形變，導致斷裂韌性減小、脆性增加、手機等手持顯示裝置碎屏事件時有發生。另一方面，高含量Al₂O₃的引入快速增加了玻璃的熔化難度，粘度為200泊時的溫度往往超過1550℃，甚至1600℃，甚至1650℃以及更高，工業制造難度較大；藍寶石是硬度僅次于鉆石的物質，其莫氏硬度為9，抗刮擦能力優于強化玻璃，但是脆性過大，遇到沖擊容易破碎，目前只是在攝像頭保護玻璃等小尺寸器件表面使用，智能手機屏幕等大尺寸保護表面存在易碎的風險，尚無推廣應用。

在柔性顯示領域，柔性顯示器件主要由基板、中間顯示介質、封裝三層組成。基板襯底材料可由玻璃、有機聚合物、金屬等材料制得，目前來說各有優劣，尚無完美解決強度與韌性統一的方案。與柔性材料如聚合物與金屬箔相比，厚度0.1mm的超薄玻璃是一種配方高度優化的玻璃材料，其阻隔水汽和氧氣的性能優異，具有優良的耐化性和機械性能，還具有較低的熱膨脹和較高的熱穩定性。它最大的優勢是在于鍍膜技術的成熟性和兼容性。目前主流AMLCD、AMOLED均在玻璃基板上制作TFT，相關技術、設備和產業鏈已非常成熟，兼容性非常理想，必將大大降低生產成本，但是作為脆性材料的超薄玻璃，降低其脆性、提高抗沖擊性能是料方層面需要突破的問題之一。在柔性封裝蓋板材料、襯底材料、襯底復合材料等方面，可化學鋼化的低脆性超薄柔性玻璃在強度、氣密性等方面遠勝聚合物材料，但是同樣存在玻璃材料無法避免的脆性問題，跌落時的破碎損傷仍然需要避免。因此，在料方層面提高韌性仍是重要課題之一。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的上述缺陷，提供一種玻璃用組合物和鋁硅酸鹽玻璃及其制備方法和應用，本發明的鋁硅酸鹽玻璃具有較低的脆性。